ОТДЕЛ МАГНИТНЫХ И УПРУГИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Магнитные свойства твердых тел при низких температурах

---

Состав исследовательской группы

Алексей В. Федорченко fedoreghataruslpostchenko@ileghataruslpostt.khareghataruslpostkov.ua Scopus ResearcherID GScholar ORCID	Заведующий Отделом, Руководитель группы, Кандидат физ.-мат. наук
Надежда В. Ушакова useghataruslposthakova@ileghataruslpostt.khareghataruslpostkov.ua	Инженер

Основные направления исследований

• Исследование магнитных свойств слоистых двойных гидроксидов интеркалированных различными анионами. Эта деятельность поддержана консорциумом "EMP - European Microkelvin Platform", который финансируется в рамках программы Европейского Союза Horizon 2020 Integrating and opening existing national and regional research infrastructures of European interest, грант № 824109.
• Исследование магнитных свойств безсвинцовых перовскитоподобных мультиферроиков и слоистых двойных гидроксидов. Эта деятельность поддержана проектом TUMOCS - TUneable Multiferroics based on oxygen OCtahedral Structures. Этот проект получил финансирование в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского Союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения Marie Skłodowska-Curie Actions № 645660.
• Исследование магнитных свойств анизотропных соединений на основе переходных металлов с металлоидами, таких как высокотемпературные сверхпроводники на основе железа, дибориды переходных металлов, зонные антиферромагнетики на основе d-элементов.
• Исследование магнитных свойств и магнитных эффектов вызванных фазовыми переходами в твердых телах.
• Исследование магнитных свойств углеродных нанотрубок интеркаллированных 3d- металлами (железо и кобальт).
• Исследование структурных дефектов магнитными методами (магнитная структуроскопия).

Наиболее важные результаты

• Изучены магнитные свойства нового мультиферроического перовскита BiFe_0.5Sc_0.5O₃ в магнитных полях до 50 кЭ в температурном интервале 5-300 К. Соединение проявляет слабый ферромагнетизм (ферромагнитный вклад в полный магнитный момент) ниже температуры Нееля, T_N ~ 220 K. В температурной зависимости магнитной восприимчивости ниже 200 К обнаружена колоколообразная аномалия. Аномалия зависит от величины внешнего магнитного поля и может быть связана с магнитной стекольностью соединения.
• Исследованы магнитные свойства поликристаллического мультиферроика Bi_0.65La_0.35Fe_0.5Sc_0.5O₃ в температурном диапазоне 5-300 К в магнитных полях до H = 50 кЭ. Производные начальных кривых намагничивания демонстрируют зависящую от температуры аномалию в полях H = 15-25 кЭ. Кроме того, в магнитных полях 6-7 кЭ обнаружена температурно зависящая аномалия намагниченности, проявляющаяся после охлаждения в нулевом магнитном поле. Происхождение обеих аномалий связано с неоднородным магнитным состоянием соединения.
• Исследована температурная зависимость намагниченности слоистых двойных гидроксидов (LDHs) Co^II(n)Al^III (n = Co/Al = 2 и 3) интеркалированных нитратом. В области средних температур (75 - 175 К) обнаружено аномальное поведение магнитной восприимчивости соединений Co(2)Al-NO₃ и Co(3)Al-NO₃: парамагнитная температура Кюри и эффективный магнитный момент кобальта изменяются немонотонным образом.
• В соединениях (Nd_1-xY_x)_2/3Ca_1/3MnO₃ (x = 0, 0.1) при низких температурах обнаружено явление обменного смещения, обусловленное сегрегацией антиферромагнитно-ферромагнитной фазы. Оценен вклад ферромагнитной фазы в суммарную намагниченность. Обнаружено, что легирование иттрием приводит к увеличению количества ферромагнитной фазы в исследуемой системе.
• Изучена намагниченность соединений FeSe_1-xTe_x (x = 0, 0.5 и 1.0) в магнитных полях до 50 кЭ и при температурах 2 - 300 К. Обнаружены переходы в сверхпроводящее состояние: для FeSe_0.963 (T_c ~ 8 K) и для FeSe_0.5Te_0.5 (T_c ~ 13.6-14.2 K). Обнаружено, что величина магнитной восприимчивости соединений FeSe_0.963, FeSe_0.5Te_0.5 и FeTe зависит от химического состава, а именно постепенно увеличивается с увеличением содержания Те. Для FeTe в температурной зависимости магнитной восприимчивости обнаружено резкое падение χ(T) при T_N ~ 70 К, связанное, по-видимому, с переходом в магнитоупорядоченное антиферромагнитное состояние.
• Исследованы температурные зависимости магнитной восприимчивости и ее анизотропии монокристаллов нового сверхпроводника FeSe в интервале температур 4.2-300 К. Обнаружен существенный рост восприимчивости с температурой.
• Исследована магнитная восприимчивость соединения LaFeAsO_0.85F_0.1 в температурном интервале 4.2-300 К, При T ~ 26 К обнаружен переход в сверхпроводящее состояние. В температурной зависимости магнитной восприимчивости χ(T) в слабом магнитном поле обнаружена особенность (четкий пик при Т_М ~ 135 К), которая проявляется в резком росте χ с последующим охлаждением до T_c ~ 26 K. Полученные данные о полевой зависимости намагниченности M(H) указывают на появление ферромагнитной фазы при T≤T_M.
• Исследованы температурные зависимости магнитной восприимчивости χ и ее анизотропии для гексагональных монокристаллических соединений TB₂ (T = Sc, Ti, Zr, Hf, V и Cr) в интервале температур 4.2-300 К. Обнаружено, что анизотропия сильно и немонотонно изменяется с заполнением гибридизованной d-зоны, а также практически не зависит от температуры. При этом анизотропия восприимчивости максимальна у диборидов металлов 4 группы.
• Подробно исследованы магнитные свойства многослойных углеродных нанотрубок интеркалированных железом MWCNT+Fe в интервале температур 4.2-300 K. В температурных зависимостях магнитной восприимчивости обнаружен ряд магнитных фазовых переходов, включая переход Вервея от частиц Fe₃O₄, которые предположительно находятся за пределами MWCNT. Было показано, что остаточная намагниченность M_R и коэрцитивная сила H_c монотонно уменьшаются с повышением температуры.
• Исследованы магнитные свойства многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT), интеркалированный наночастицами кобальта в интервале температур 4.2 - 290 К в диапазоне магнитных полей 0.3 - 50 кЭ. Исследование намагниченности позволило обнаружить наличие двух основных групп нанокластеров Co в синтезированном образце MWCNT/Co. Большие частицы имеют размер ~1-10 нм и являются ферромагнитными, по крайней мере до T ~ 300 К, с коэрцитивным полем ~600 Э. Меньшие частицы Co имеют размеры порядка атомного масштаба и ответственны за проявление парамагнитного поведения, которое наблюдается при низких температурах.
• В области равновесных твердых растворов лития в алюминии обнаружен аномально большой диамагнитный пик при низких температурах, который обусловлен наличием граничной точки на линии вырождения зоны, непосредственно под уровнем Ферми.

Экспериментальное оборудование

• SQUID-магнитометр (разработан в Отделе) для измерения магнитной восприимчивости и намагниченности твердых тел в магнитных полях до 50 кЭ при температурах 4.2 ÷ 320 K с возможностью исследования влияния одноосных сжатий.
• Ведется разработка дифференциального магнитометра для измерения магнитной восприимчивости на переменном токе в слабых магнитных полях при температурах 78 ÷ 350 K в диапазоне частот 1 ÷ 200 кГц.